|
《制造技术与机床》杂志创刊于1951年，是我国机械工业科技期刊中创刊早、发行量大、影响面广的刊物之一，拥有广泛、专业的读者群体。本刊属中文核心期刊，中国科技论文统计用刊和《中国学术期刊文摘》摘录用期刊。
深孔加工周期进给系统设计（上）随着我国工业的迅速崛起，许多有良好物理机械性、抗腐性、抗磁性、抗高温氧化性的特殊材料被广泛应用于各种行业，包括深孔加工中。它们的加工特性各不相同，但都有一个共性就是切削难度大，其中有许多新型材料韧性大、难断屑。深孔加工是在封闭或半封闭状态下进行的，切屑经过的路程长，切削温度高，切屑易发生堵塞，造成刀具崩刃，工件报废。大多数深孔机床在加工过程中，选定切削用量后，采用等速匀速进给，一次性完成钻孔。随着加工深度和加工时间的积累，刀具的工况在不断变化，但切削用量却始终如一。其实在加工过程中，适当的改变切削用量是十分有必要的，尤其是对于难加工材料和复杂工件(如偏心孔、超薄壁孔、多阶孔、异形工件孔)。 21世纪计算机技术广泛应用于制造行业，使许多原来只能由硬件实现的功能改由软件(程序)来实现。在深孔加工过程中，相对其他切削用量，对进给量的调整是一种相对简单、切实可行的手段。利用计算机辅助设计、辅助制造功能，通过对进给量进行实时调控，有效控制切屑的长短、排屑状态和加工效率等。以此实现深孔加工进给系统的自动化控制，更为难加工材料的排屑提供了一种有效的断屑措施。 內排屑深孔钻由于钻头拆装快和刚度大，是深孔加工中的主要加工刀具。但由于内、外排屑深孔钻的供油和排屑通道互相倒置，导致內排屑深孔钻的排屑通道面积减小，如图1所示，单齿钻排屑面积(B1)和错齿钻排屑面积(B2)同等直径枪钻的排屑面积(A)之比分别为37.5%和45.8%。排屑通道面积不足是内排屑系统的最大难题。
单齿钻和错齿钻的排屑面积与供油面积(C)之比分别为72%、88%。所以切屑液在经过钻头时，流速要增大15%~30%左右。切削液冲走切屑时，动量会减小，流速将会降低，并产生干扰流。因此，内排屑系统切削能顺利排出的必要条件是：在切削液粘度不高的条件下，切屑必须有适当的轮廓尺寸、形态规律一致，尤其要避免长卷切屑和漫卷无规律的切屑出现。 对于材料加工难度高的工件，如奥氏体不锈钢、钛合金、铁基组织高温合金等，切削温度高、难断屑、刀具磨损严重。采用一般的断屑和分屑方式很难得到理想的切屑形态。因此对于内排屑系统，在钻头进给方向上施加周期性脉冲，钻头做周期性进给中断运动，通过调节运动周期，可以得到较为理想的切屑形态，确保排屑顺利。 本实验用T2120深孔镗床进行改装，机床采用滚珠丝杠副和燕尾导轨副进行传动。控制系统核心为PC机和运动控制卡，利用运动控制卡发出脉冲信号控制伺服驱动器对机床的进给部分进行实时的操控。基于PC的伺服运动控制系统由PC机+雷赛DMC2410C运动控制卡+接口电路+伺服驱动器+伺服电动机+进给机械机构+反馈元件，控制系统总体架构如图2所示。
DMC2410C系列控制卡，是由DSP和FPGA组成高性能电动机控制卡，具有脉冲/模拟量两种输出模式，最高输出可达4 MHz。该运动控制卡具有编码器检测、位置锁存、位置触发等特殊功能。在电动机运动过程中，程序可以根据不同的条件修改该运动过程的速度和目标位置。初速度、加速时间和停止速度可独立设置，使得运动更迅速、更平稳。可以实现位置控制、速度控制、转矩控制以及全闭环控制等多种控制模式。 伺服电动机为BTA深孔钻床原装华大伺服电动机150ST-M23020LFB，额定电压为220 V，功率为4.7 kW,速度响应频率为3 000 KHz，零速转矩为23 N·m。根据伺服电机参数指标采用华大迈信EP100系列交流伺服驱动器中的EP100-2A。该驱动器控制算法先进，能实现转矩、转速、位置精确的数字控制;有数字量和模拟量的接口，便于与各种上位机互联;IPM智能模块的使用，令设计环境更加的稳定、可靠。 伺服电动机的额定转速为2 000 r/min，增量式编码器分辨率为2 500 脉冲/r，其AB信号经过伺服驱动器4倍频处理后成为10 000 脉冲/r;控制器的脉冲输出最高频率为100 kHz;滚珠丝杠副螺距P为10 mm,减速器的减速比为1/59，伺服电动机驱动进给机构的分辨率S为
第一指令倍频分子CMX编码器反馈脉冲数为10 000，分母CDV上位机给定脉冲数(指令脉冲)可以设置为59 000，电子齿数比为017，在推荐的使用范围内。依此推算出运动控制卡可以设置的最高频率为：
1.79 MHz远远小于运动控制卡最高输出工作频率4 MHz。 版权声明：本文所有文字和图片内容均来源于中文核心期刊《制造技术与机床》杂志，如需转载，请与010-64739674/85联系。经授权后方可转载，转载务必注明“稿件来源：机床杂志社《制造技术与机床》杂志”，违者本刊将依法追究责任。 |
|
|
